英伟达公布Blackwell架构更多细节：引领AI与超级计算的新纪元

秋收冬藏

　　在今日的Hot Chips 2024大会上，英伟达公布了下一代GPU架构Blackwell的更多细节信息，以及未来的产品路线图。

　　会议期间，英伟达架构总监Ajay Tirumala和Raymond Wong对Blackwell平台进行了初步介绍，并解释了这些技术如何协同工作，在提高能源效率的同时为AI和加速计算性能提供新的标准。

　　为Blackwell做好准备



　　英伟达Blackwell是通用计算全栈矩阵的终极解决方案，由多个英伟达芯片组成，包括Blackwell GPU、Grace CPU、BlueField数据处理单元、ConnectX网络接口卡、NVLink交换机、Spectrum以太网交换机和Quantum InfiniBand交换机。

　　它涵盖了从CPU和GPU计算，到用于互连的不同类型的网络。这是芯片到机架和互连，而不仅仅是GPU。它是有史以来单个GPU所拥有的最强AI计算、内存带宽和互连带宽。通过使用高带宽接口（NV-HBI），可在两个GPU芯片之间提供10TB/s的带宽。

　　此外，英伟达还引入了新的FP4和FP6精度。降低计算精度是提高性能的一种众所周知的方法。通过英伟达的Quasar量化系统，可以找出哪些方面可以使用较低的精度，从而减少计算和存储。英伟达表示，用于推理的FP4在某些情况下可以接近BF16性能。



　　NVLink交换机芯片和NVLink交换机托盘（tray）旨在以更低的功耗推送大量数据。英伟达演示了GB200 NVL72和NVL36。其中，NVL72包含36个Grace GPU和72个Blackwell GPU，专为万亿参数AI而设计。GB200 NVL 72作为一个统一系统，对大语言模型（LLM）推理性能提升高达30倍，释放了实时运行数万亿个参数模型的能力。

　　英伟达表示，随着AI模型尺寸的增加，在多个GPU上拆分工作负载势在必行。而Blackwell足够强大，可以在一个GPU中处理专家模型。



　　最后，英伟达还展示了2024年至2028年的产品路线图。2026年的1.6T ConnectX-9似乎表明了英伟达对PCIe Gen7的需求，因为PCIe Gen6 x16无法处理1.6T的网络连接。

　　Blackwell的技术突破



　　今年3月，英伟达在GTC 2024开发者大会上发布了新的GPU架构Blackwell。Blackwell得名于美国数学家David Blackwell，是英伟达最新一代的AI芯片与超级计算平台。与Grace数据中心CPU、新一代网络芯片等产品一起，面向生成式AI共同组成完整解决方案。

　　英伟达称，Blackwell拥有6项革命性技术，可支持多达10万亿参数的模型进行AI训练和实时大语言模型（LLM）推理。

　　1．全球最强大的芯片：Blackwell架构GPU拥有2080亿个晶体管，确保了芯片具有极高的计算能力和复杂性；采用台积电4纳米工艺制造，提高了芯片的集成度，降低了功耗和发热量；配备192GB的HBM3E显存，极大提升了芯片的数据处理能力和效率。

　　2．第二代Transformer引擎：结合Blackwell Tensor Core技术和TensorRT-LLM和NeMo Megatron框架中的英伟达先进动态范围管理算法，Blackwell将通过新的4位浮点AI支持双倍的计算和模型大小推理能力。

　　3．第五代NVLink：为提高数万亿参数和混合专家AI模型的性能，最新一代英伟达NVLink为每个GPU提供了突破性的1.8TB/s的双向吞吐量，确保最复杂LLM之间多达576个GPU之间的无缝高速通信。

　　4.RAS引擎：Blackwell支持的GPU包含一个专用引擎，实现可靠性、可用性和服务性。此外，Blackwell架构还增加了芯片级功能，利用基于AI的预防性维护进行诊断和预测可靠性问题。这可以最大限度地延长系统正常运行时间，并提高大规模部署AI的弹性。

　　5．安全人工智能：先进的机密计算功能可在不影响性能的情况下保护AI模型和客户数据，并支持新的本机接口加密协议，进一步增强了芯片的安全性。

　　6．解压缩引擎：专用解压缩引擎支持最新格式，加快数据库查询，提供数据分析和数据科学的最高性能。

　　英伟达CEO黄仁勋称，Blackwell不只是芯片，而是一个全新的平台。它将是英伟达历史上、乃至整个计算机历史上最成功的产品。

　　Blackwell的市场影响



　　Blackwell架构的推出受到了全球各大云提供商、服务器制造商以及头部AI企业的青睐，如亚马逊、谷歌和微软等。英伟达表示，Blackwell正在被全球各大云服务提供商采用。同时，AI公司、电信提供商和一系列其他技术企业也有着强劲的需求。

　　Blackwell的发布预示着AI的又一个突破时刻的到来，一经发布便得到了微软CEO萨蒂亚·纳德拉（Satya Nadella）、Alphabet CEO桑达尔·皮查伊（Sundar Pichai）、亚马逊CEO安迪·贾西（Andy Jassy）、OpenAI CEO萨姆·奥特曼（Sam Altman），以及其他知名科技领袖和名人的支持。

　　至关重要的是，Blackwell是一个更大的生态系统战略的一部分。黄仁勋称：“Blackwell不仅是系统的核心芯片，它实际上还是一个平台。它基本上就是一个计算机系统。”

　　Nvidia还将使用Blackwell来提升其在软件领域的地位和雄心。领先的AI开发商已经依赖Nvidia的CUDA软件来创建由该公司处理器驱动的应用程序，而高性能Blackwell处理器的吸引力应有助于确保客户继续使用其软件。

　　该战略甚至延伸得更远。黄仁勋在GTC的一次会议上称：“你可以制造芯片让软件运行得更好，但没有软件你就无法创造一个新的市场。我们的独特之处在于，我相信我们是唯一一家能够创造自己市场的芯片公司。”

　　随着基于Blackwell架构的GPU GB200的发布，英伟达似乎正在为创建新类别的AI软件应用程序打开大门。反过来，此类软件的推出、扩展和持续发展可能会对其超高端GPU产生更大的需求。

　　Blackwell的延迟



　　本月初有报道称，英伟达的下一代Blackwell系列AI芯片因设计缺陷问题被迫推迟发布，这一决定可能对包括Meta、谷歌和微软在内的大客户造成影响。

　　据悉，Blackwell芯片的大规模生产原计划于今年第三季度开始，并于第四季度开始交付。但道，在准备大规模生产时，台积电的工程师发现了设计问题，导致生产受阻。

　　报道称，由于台积电封装技术CoWoS的复杂性，英伟达将推迟Blackwell GPU的出货时间至2025年第一季度。

　　瑞银（UBS）分析师认为，英伟达首批Blackwell芯片最多延迟4~6周出货，即推迟到2025年1月底。为此，许多客户会改而采购交货时间短的H200芯片。

　　而摩根士丹利的分析师相对乐观，认为Blackwell芯片的生产仅会暂停约两周，并可在2024年第四季度通过台积电的努力赶上进度。

　　整体而言，分析师认为有关Blackwell芯片推迟上市的担忧可能被夸大了，预计这不会对英伟达的营收或需求产生重大影响。

　　英伟达CEO黄仁勋表示，Blackwell GPU的研发预算约为100 亿美元，上市后单价会在3~4万美元。鉴于当前训练和部署AI的强劲需求，该价格也并未超出市场预期。

　　“反英伟达”联盟

　　包括Alphabet、高通和英特尔在内的公司正在联手创建一个组织“UXL基金会”，旨在阻止英伟达在AI领域建立无可争议的主导地位。

　　UXL基金会旨在创建一个软件套件，帮助在更广泛的处理器上运行AI应用程序，并减少对英伟达平台的依赖。

　　据报道，UXL基金会目前正在招募微软、亚马逊和其他有影响力的科技公司。因此，尽管许多科技界的知名人士对Blackwell的能力感到兴奋，但可以理解的是，人们对更广泛的AI领域过度依赖英伟达的生态系统持抵制态度。

　　在某种程度上，UXL基金会的成立说明了英伟达目前的竞争地位有多强。该公司在用于AI和其他加速计算应用的GPU市场上占据了大约90%的份额，而Blackwell的推出可能有助于它继续保持甚至扩大其主导地位。

　　与不断扩大的专用软件工具相结合，英伟达正在重塑AI领域，而其竞争对手和潜在竞争对手还有很多工作要做。